После окончания Второй Мировой войны страны антигитлеровской коалиции стремительными темпами пытались опередить друг друга в разработках более мощной ядерной бомбы.
Первое испытание, проведённое американцами на реальных объектах в Японии, до предела накалило обстановку между СССРи США. Мощные взрывы, прогремевшие в японских городах и практически уничтожившие всё живое в них, заставили Сталина отказаться от множества притязаний на мировой арене. Большинство советских учёных-физиков было в срочном порядке «брошены» на разработку ядерного оружия.
Когда и как появилось ядерное оружие
Годом рождения атомной бомбы можно считать 1896 год. Именно тогда учёный-химик из Франции А. Беккерель открыл, что уран радиоактивен. Цепная реакция урана образует мощную энергию, которая служит основой для страшного взрыва. Вряд ли Беккерель предполагал, что его открытие приведёт к созданию ядерного оружия – самого страшного оружия во всём мире.
Конец 19 – начало 20 века стал переломным моментом в истории изобретения ядерного оружия. Именно в этом временном промежутке учёные различных стран мира смогли открыть следующие законы, лучи и элементы:
- Альфа, гамма и бета лучи;
- Было открыто множество изотопов химических элементов, обладающих радиоактивными свойствами;
- Был открыт закон радиоактивного распада, который определяет временную и количественную зависимость интенсивности радиоактивного распада, зависящую от количества радиоактивных атомов в испытуемом образце;
- Зародилась ядерная изометрия.
В 1930-х годах впервые смогли расщепить атомное ядро урана с поглощением нейтронов. В это же время были открыты позитроны и нейроны. Всё это дало мощный толчок к разработкам оружия, которое использовало атомную энергию. В 1939 году была запатентована первая в мире конструкция атомной бомбы. Это сделал физик из Франции Фредерик Жолио-Кюри.
В результате дальнейших исследований и разработок в данной сфере, на свет появилась ядерная бомба. Мощность и радиус поражения современных атомных бомб настолько велик, что страна, которая обладает ядерным потенциалом, практически не нуждается в мощной армии, так как одна атомная бомба способна уничтожить целое государство.
Как устроена атомная бомба
Атомная бомба состоит из множества элементов, главными из которых являются:
- Корпус атомной бомбы;
- Система автоматики, контролирующая процесс взрыва;
- Ядерного заряда или боеголовки.
Система автоматики находится в корпусе атомной бомбы, вместе с ядерным зарядом. Конструкция корпуса должна быть достаточно надёжной, чтобы уберечь боеголовку от различных внешних факторов и воздействий. Например, различного механического, температурного или подобного влияния, которое может привести к незапланированному взрыву огромной мощности, способному уничтожить всё вокруг.
В задачу автоматики входит полный контроль над тем, чтобы взрыв произошёл в нужное время, поэтому система состоит из следующих элементов:
- Устройство, отвечающее за аварийный подрыв;
- Источник питания системы автоматики;
- Система датчиков подрыва;
- Устройство взведения;
- Устройство предохранения.
Когда проводились первые испытания, ядерные бомбы доставлялись на самолётах, которые успевали покинуть зону поражения. Современные атомные бомбы обладают такой мощностью, что их доставка может осуществляться только с помощью крылатых, баллистических или хотя бы зенитных ракет.
В атомных бомбах применяются различные системы детонирования. Самая простейшая из них – это обычное устройство, которое срабатывает при попадании снаряда в цель.
Одной из основных характеристик ядерных бомб и ракет, является разделение их на калибры, которые бывают трёх типов:
- Малый, мощность атомных бомб данного калибра эквивалентна нескольким тысячам тонн тротила;
- Средний (мощность взрыва – несколько десятков тысяч тонн тротила);
- Крупный, мощность заряда которого измеряется миллионами тонн тротила.
Интересно, что чаще всего мощность всех ядерных бомб измеряется именно в тротиловом эквиваленте, так как для атомного оружие не существует своей шкалы измерения мощности взрыва.
Коэффициент относительной эффективности [ править ]
Относительный коэффициент эффективности (коэффициент RE) связывает разрушающую способность взрывчатого вещества и тротила в единицах эквивалента тротила / кг (TNTe / кг). Фактор RE — это относительная масса TNT, которой эквивалентно взрывчатое вещество: чем больше RE, тем мощнее взрывчатка.
Это позволяет инженерам определять правильные массы различных взрывчатых веществ при применении формул взрывных работ, разработанных специально для TNT. Например, если формула лесозаготовки требует заряда 1 кг тротила, то, исходя из коэффициента RE октанитрокубана, равного 2,38, для выполнения той же работы потребуется всего 1,0 / 2,38 (или 0,42) кг его. При использовании тэна инженерам потребуется 1,0 / 1,66 (или 0,60) кг для получения тех же эффектов, что и 1 кг тротила. С ANFO или нитратом аммония им потребуется 1,0 / 0,74 (или 1,35) кг или 1,0 / 0,32 (или 3,125) кг соответственно.
Однако вычислить единый коэффициент RE для взрывчатого вещества невозможно. Это зависит от конкретного случая или использования. Учитывая пару взрывчатых веществ, можно произвести удвоенную мощность ударной волны (это зависит от расстояния до измерительных приборов), но разница в способности прямой резки металла может быть в 4 раза выше для одного типа металла и в 7 раз выше для другого типа. металл. Относительные различия между двумя ВВ с кумулятивными зарядами будут еще больше. Приведенную ниже таблицу следует рассматривать как пример, а не как точный источник данных.
Некоторые примеры относительных факторов эффективности [ необходима цитата
]
| Взрывоопасный, сорт | Плотность (г / мл) | Уровень детонации . (РС) | Относительная эффективность |
| Нитрат аммония (AN + <0,5% H 2 O) | 0,88 | 2700 [34] | 0,32 [35] [36] |
| Меркурий (II) молниеносный | 4,42 | 4250 | 0,51 [37] |
| Черный порох (75% KNO 3 + 19% C + 6% S , древние взрывчатые вещества) | 1,65 | 600 | 0,55 [38] |
| Tanerit Simply (93% гранулированного AN + 6% красного P + 1% C ) | 0,90 | 2750 | 0,55 |
| Динитрат гексамина (HDN) | 1,30 | 5070 | 0,60 |
| Динитробензол (DNB) | 1,50 | 6025 | 0,60 |
| HMTD ( пероксид гексамина ) | 0,88 | 4520 | 0,74 |
| ANFO (94% AN + 6% мазут) | 0,92 | 5270 | 0,74 |
| ТАТФ ( перекись ацетона ) | 1.18 | 5300 | 0,80 |
| Tovex Экстра ( вода гель) коммерческий продукт , | 1,33 | 5690 | 0,80 |
| Hydromite 600 ( вода эмульсии ) коммерческий продукт , | 1,24 | 5550 | 0,80 |
| ANNMAL (66% AN + 25% NM + 5% Al + 3% C + 1% TETA ) | 1,16 | 5360 | 0,87 |
| Аматол (50% TNT + 50% AN ) | 1,50 | 6290 | 0,91 |
| Нитрогуанидин | 1,32 | 6750 | 0,95 |
| Тринитротолуол (TNT) | 1,60 | 6900 | 1,00 |
| Гексанитростильбен (HNS) | 1,70 | 7080 | 1.05 |
| Нитромочевина | 1,45 | 6860 | 1.05 |
| Тритонал (80% TNT + 20% алюминия ) * | 1,70 | 6650 | 1.05 |
| Нитрат гидразина никеля (NHN) | 1,70 | 7000 | 1.05 |
| Аматол (80% TNT + 20% AN ) | 1,55 | 6570 | 1,10 |
| Нитроцеллюлоза (13,5% N, NC; AKA Guncotton) | 1,40 | 6400 | 1,10 |
| Нитрометан (НМ) | 1.13 | 6360 | 1,10 |
| PBXW-126 (22% NTO, 20% RDX , 20% AP , 26% Al , 12% PU в системе) * | 1,80 | 6450 | 1,10 |
| Динитрат диэтиленгликоля (ДЭГДН) | 1,38 | 6610 | 1.17 |
| PBXIH-135 EB (42% HMX , 33% Al , 25% PCP — система TMETN ) * | 1,81 | 7060 | 1.17 |
| PBXN-109 (64% RDX , 20% Al , 16% HTPB в системе) * | 1,68 | 7450 | 1.17 |
| Триаминотринитробензол (ТАТБ) | 1,80 | 7550 | 1.17 |
| Пикриновая кислота (TNP) | 1,71 | 7350 | 1.17 |
| Тринитробензол (TNB) | 1,60 | 7300 | 1,20 |
| Тетритол (70% тетрил + 30% тротил ) | 1,60 | 7370 | 1,20 |
| Динамит , Нобелевский (75% NG + 23% диатомит ) | 1,48 | 7200 | 1,25 |
| Тетрил | 1,71 | 7770 | 1,25 |
| Torpex (также известный как HBX, 41% RDX + 40% TNT + 18% Al + 1% воск ) * | 1,80 | 7440 | 1,30 |
| Состав B (63% RDX + 36% TNT + 1% воск ) | 1,72 | 7840 | 1,33 |
| Состав C-3 (78% RDX ) | 1,60 | 7630 | 1,33 |
| Состав C-4 (91% RDX ) | 1,59 | 8040 | 1,37 |
| Пентолит (56% ТЭН + 44% ТНТ ) | 1,66 | 7520 | 1,33 |
| Семтекс 1А (76% ТЭН + 6% гексоген ) | 1,55 | 7670 | 1,35 |
| Гексал (76% гексоген + 20% алюминия + 4% воск ) * | 1,79 | 7640 | 1,35 |
| RISAL P (50% IPN + 28% RDX + 15% Al + 4% Mg + 1% Zr + 2% NC ) * | 1,39 | 5980 | 1,40 |
| Мононитрат гидразина | 1,59 | 8500 | 1,42 |
| Смесь: 24% нитробензола + 76% TNM | 1,48 | 8060 | 1,50 |
| Смесь: 30% нитробензола + 70% тетроксида азота. | 1,39 | 8290 | 1,50 |
| Нитроглицерин (НГ) | 1,59 | 7700 | 1,54 |
| Метилнитрат (MN) | 1,21 | 7900 | 1,54 |
| Октол (80% HMX + 19% TNT + 1% DNT ) | 1,83 | 8690 | 1,54 |
| Нитротриазолон (НТО) | 1,87 | 8120 | 1,60 |
| ДАДНЭ ( 1,1-диамино-2,2-динитроэтен , FOX-7) | 1,77 | 8330 | 1,60 |
| Гелигнит (92% НГ + 7% нитроцеллюлоза ) | 1,60 | 7970 | 1,60 |
| Plastics Gel® (в тюбике зубной пасты: 45% PETN + 45% NG + 5% DEGDN + 4% NC ) | 1,51 | 7940 | 1,60 |
| Состав А-5 (98% гексоген + 2% стеариновой кислоты ) | 1,65 | 8470 | 1,60 |
| Тетранитрат эритрита (ETN) | 1,72 | 8206 | 1,60 |
| Гексоген (гексоген) | 1,78 | 8700 | 1,60 |
| PBXW-11 (96% HMX , 1% HyTemp , 3% DOA ) | 1,81 | 8720 | 1,60 |
| Пентрит ( ТЭН ) | 1,77 | 8400 | 1,66 |
| Динитрат этиленгликоля ( EGDN ) | 1,49 | 8300 | 1,66 |
| Тринитроазетидин (TNAZ) | 1,85 | 8640 | 1,70 |
| Октоген ( октоген марки B) | 1,86 | 9100 | 1,70 |
| Гексанитрогексаазаизовюрцитан (HNIW; AKA CL-20) | 1,97 | 9380 | 1,80 |
| Гексанитробензол (HNB) | 1,97 | 9400 | 1,85 |
| MEDINA (метилен динитроамин) | 1,65 | 8700 | 1,93 |
| DDF ( 4,4′-динитро-3,3′-диазенофуроксан ) | 1,98 | 10000 | 1,95 |
| Гептанитрокубан (HNC) | 1,92 | 9200 | Нет данных |
| Октанитрокубан (ONC) | 1,95 | 10600 | 2.38 |
*: TBX (термобарические взрывчатые вещества) или EBX (усиленные взрывчатые вещества) в небольшом замкнутом пространстве могут иметь более чем вдвое большую разрушительную силу. Суммарная мощность алюминизированных смесей строго зависит от условий взрыва.
Ядерные примеры [ править ]
Ядерное оружие и самые мощные образцы неядерного оружия
| Оружие | Общий выход ( килотонн в тротиловом эквиваленте ) | Вес (кг) | Относительная эффективность |
| Бомба, использованная в Оклахома-Сити ( ANFO на основе гоночного топлива ) | 0,0018 | 2300 | 0,78 |
| Бомба GBU-57 ( Massive Ordnance Penetrator , MOP) | 0,0035 | 13 600 | 0,26 |
| Большой шлем ( Earthquake bomb , M110) | 0,0065 | 9 900 | 0,66 |
| BLU-82 (резак для ромашек) | 0,0075 | 6 800 | 1,10 |
| МОАБ (неядерная бомба, ГБУ-43) | 0,011 | 9 800 | 1.13 |
| FOAB (усовершенствованная термобарическая бомба , ATBIP) | 0,044 | 9 100 | 4.83 |
| W54 , Mk-54 (Дэви Крокетт) | 0,022 | 23 | 1,000 |
| W54 , B54 (SADM) | 1.0 | 23 | 43 500 |
| Гипотетический чемодан ядерной бомбы | 2,5 | 31 год | 80 000 |
| Толстяк (упал на Нагасаки) Атомная бомба | 20 | 4600 | 4,500 |
| Классическая (одноступенчатая) атомная бомба деления | 22 | 420 | 50 000 |
| W88 современная термоядерная боеголовка ( РГЧВ ) | 470 | 355 | 1 300 000 |
| Типовая (двухступенчатая) ядерная бомба | 500–1000 | 650–1120 | 900 000 |
| Термоядерная боеголовка W56 | 1,200 | 272–308 | 4 960 000 |
| Ядерная бомба B53 (двухступенчатая) | 9 000 | 4050 | 2 200 000 |
| Ядерная бомба В41 (трехступенчатая) | 25 000 | 4850 | 5 100 000 |
| Царь ядерная бомба (трехступенчатая) | 50 000–56 000 | 26 500 | 2 100 000 |
Алгоритмы действия ядерных бомб
Любая атомная бомба действует по принципу использования ядерной энергии, которая выделяется в ходе ядерной реакции. В основе данной процедуры лежит или деление тяжёлых ядер или синтез лёгких. Так как в ходе данной реакции выделяется огромное количество энергии, причём в кратчайшее время, радиус поражения ядерной бомбы очень впечатляет. Из-за этой особенности ядерное оружие относят к классу оружия массового поражения.
В ходе процесса, который запускается при взрыве атомной бомбы, имеются два главных момента:
- Это непосредственный центр взрыва, где проходит ядерная реакция;
- Эпицентр взрыва, который находится на месте, где взорвалась бомба.
Ядерная энергия, выделяемая при взрыве атомной бомбы, настолько сильна, что на земле начинаются сейсмические толчки. При этом непосредственные разрушения данные толчки приносят лишь на расстоянии нескольких сотен метров (хотя если учитывать силу взрыва самой бомбы, данные толчки уже ни на что не влияют).
Действие взрыва на здания сооружения
Ударная волна, поток осколков, летящие предметы, воздействие высокой температуры и отравляющих продуктов процесса горения относят к поражающим факторам взрыва. Под их воздействие в первую очередь попадают все сооружения, здания. Наиболее значительным разрушениям подвергаются высокие строения, имеющие легкие несущие элементы.
Низкие или подземные сооружения, произведенные из тяжелых конструкций, обладают хорошей устойчивостью к поражающим факторам и имеют меньше разрушительных последствий.
В зависимости от действия взрыва на здания и сооружения выделяются следующие степени их деструкции:
- Полная, когда восстановление из-за уничтожения несущих конструкций невозможно.
- Сильная. Разрушения затрагивают большую часть здания.
- Средняя. Уничтожению или повреждению подверглись большей частью лишь второстепенные части (крыши, двери, перегородки, оконные проемы). Иногда возникают трещины в стенах, подвал сохранен.
- Слабая степень характеризуется незначительными разрушениями, которые устраняются в течение короткого времени.
Продукты взрыва, образовавшаяся волна и выделяемая энергия способна вызвать человеческие жертвы. Резкое повышение давления воздушной массы, воспринимаемое человеком, как сильный удар служит основной причиной получения тяжелых травм. Кроме того, набирающий скорость воздушный напор способен отшвырнуть человека на большое расстояние, ударив его об землю или другое препятствие. Возникающие в таких случаях повреждения зачастую оказываются не совместимыми с жизнью.
Наибольшим разрушающим воздействием обладает ядерный взрыв. Помимо сметающей волны, возникает сильное световое и радиационное излучение, поражающее все вокруг. Радиация оказывает сильное разрушающее действие на землю, воду, любые посадки. С последствиями заражениями радиоактивными частицами приходится бороться несколько десятков лет. Подробнее о понятиях радиоактивности Вы можете ознакомиться в нашей презентации на сайте.
Факторы поражения при ядерном взрыве
Взрыв ядерной бомбы приносит не только ужасные мгновенные разрушения. Последствия данного взрыва ощутят на себе не только люди, попавшие в зону поражения, но и их дети, родившиеся после атомного взрыва. Типы поражения атомным оружием подразделяются на следующие группы:
- Световое излучение, которое происходит непосредственно при взрыве;
- Ударная волна, распространяемая бомбой сразу после взрыва;
- Электромагнитный импульс;
- Проникающая радиация;
- Радиоактивное заражение, которое может сохраниться на десятки лет.
Хотя на первый взгляд, световая вспышка несет меньше всего угрозы, на самом деле она образуется в результате высвобождения огромного количества тепловой и световой энергии. Её мощность и сила намного превосходит мощность лучей солнца, поэтому поражение светом и теплом может стать фатальным на расстоянии нескольких километров.
Радиация, которая выделяется при взрыве, тоже очень опасна. Хотя она действует недолго, но успевает заразить всё вокруг, так как её проникающая способность невероятно велика.
Ударная волна при атомном взрыве действует подобно такой же волне при обычных взрывах, только её мощность и радиус поражения намного больше. За несколько секунд она наносит непоправимые повреждения не только людям, но и технике, зданиям и окружающей природе.
Проникающая радиация провоцирует развитие лучевой болезни, а электромагнитный импульс представляет опасность только для техники. Совокупность всех этих факторов, плюс мощность взрыва, делают атомную бомбу самым опасным оружием в мире.
Ударная волна
Ядерный взрыв имеет несколько поражающих факторов. Первым является ударная волна. Эксперты Центра военно-политической журналистики отмечают, что у ядерной бомбы она распространяется на значительные расстояния.
Ее движение превышает скорость звука в данной среде, что приводит к значительным разрушениям. Происходит сильное сжатие воздуха, которое очень быстро распространяется во все стороны от центра взрыва.
Волна разламывает все на своем пути, разметая в разные стороны обломки зданий, осколки стекла, куски деревьев и части техники. Люди могут быть поражены множественными осколками и обломками. А поскольку в момент взрыва в его центре образуется вакуум, после прекращения действия ударной волны все то, что летело от него в разные стороны, начнет возвращаться обратно с такой же скоростью. Область поражения зависит от мощности заряда и места, где была взорвана бомба. Самым опасным считается взрыв в воздухе, а самым щадящим – подземный.
Первые в мире испытания ядерного оружия
Первой страной, разработавшей и испытавшей ядерное оружие, оказались Соединённые Штаты Америки. Именно правительство США выделило огромные денежные дотации на разработку нового перспективного оружия. К концу 1941 года в США были приглашены многие выдающиеся учёные в сфере атомных разработок, которые уже к 1945 году смогли представить опытный образец атомной бомбы, пригодный для испытаний.
Первые в мире испытания атомной бомбы, оснащенной взрывным устройством, были проведены в пустыне на территории штата Нью-Мексико. Бомба под названием «Gadget» была взорвана 16 июля 1945 года. Результат испытаний оказался положительным, хотя военные требовали испытать ядерную бомбу в реальных боевых условиях.
Увидев, что до победы на гитлеровской коалицией остался всего один шаг, и больше такой возможности может не представиться, Пентагон решил нанести ядерный удар по последнему союзнику гитлеровской Германии – Японии. Кроме того, использование ядерной бомбы должно было решить сразу несколько проблем:
- Избежать ненужного кровопролития, которое неизбежно бы случилось, если бы войска США ступили на территорию императорской Японии;
- Одним ударом поставить на колени неуступчивых японцев, заставив их пойти на условия, выгодные США;
- Показать СССР (как возможному сопернику в будущем), что армия США обладает уникальным оружием, способным стереть с лица земли любой город;
- И, конечно же, на практике убедиться, на что способно ядерное оружие в реальных боевых условиях.
6 августа 1945 года на японский город Хиросима была сброшена первая в мире атомная бомба, которая применялась в военных действиях. Эту бомбу назвали «Малыш», так как её вес составлял 4 тонны. Сброс бомбы был тщательно спланирован, и она попала именно туда, куда и планировалось. Те дома, которые не были разрушены взрывной волной, сгорели, так как упавшие в домах печки спровоцировали пожары, и весь город был объят пламенем.
После яркой вспышки последовала тепловая волна, которая сожгла всё живое в радиусе 4 километров, а последовавшая за ней ударная волна разрушила большую часть зданий.
Те, кто попал под тепловой удар в радиусе 800 метров, были сожжены заживо. Взрывной волной у многих сорвало обгоревшую кожу. Через пару минут прошёл странный чёрный дождь, который состоял из пара и пепла. У тех, кто попал под чёрный дождь, кожа получила неизлечимые ожоги.
Те немногие, которым посчастливилось уцелеть, заболели лучевой болезнью, которая в то время была не только не изучена, но и полностью неизвестна. У людей началась лихорадка, рвота, тошнота и приступы слабости.
9 августа 1945 года на город Нагасаки была сброшена вторая американская бомба, которая называлась «Толстяк». Данная бомба имела примерно такую же мощность, как и первая, а последствия её взрыва были столь же разрушительные, хотя людей погибло в два раза меньше.
Две атомные бомбы, сброшенные на японские города, оказались первым и единственным в мире случаями применения атомного оружия. Более 300 000 человек погибли в первые дни после бомбардировки. Ещё около 150 тысяч погибли от лучевой болезни.
